25.11.2002. - Александр Вихров о невозможности самозарождения жизни на Земле

Александр Вихров о невозможности самозарождения жизни на Земле

Могла ли жизнь возникнуть на Земле сама собой?

Вероятно, многим утверждение о невозможности самозарождения жизни на нашей планете покажется спорным. Конечно, очень трудно доказать невозможность вообще чего-либо, тем более, что в вопросе происхождения жизни мы привыкли полагаться как раз на обратное.

Тем не менее, невозможность создания вечного двигателя учёными была доказана и теперь очередь за другой широко распространённой легендой нашего времени. Несомненно, что эта легенда очень распространена не только среди широкой публики, но и в научном мире.

Объяснение этому лежит во вполне естественной для большинства учёных тенденции объяснять происходящие в природе процессы без привлечения другой распространённой легенды — о Всевышнем.

Это привело в определённый момент к утрате наукой объективности в данном вопросе, тем более, что катастрофическая нехватка доказательных материалов, касающихся зарождения жизни, заставляет учёных выдвигать гипотезы научно-фантастического плана.

Число таких фантазий растёт с каждым годом, причём новые фантазии берут за основу предыдущие, используя их как доказательную базу. Настало время вернуться к объективности и рассмотреть конкретно имеющиеся факты, а не бездоказательные предположения.

Итак, факт первый. Живая клетка — удивительно сложный организм, намного более сложный, нежели любое созданное человеком механическое устройство, и её самозарождение не имеет научно достоверного объяснения.

ДНК человека, если её вытянуть в длину, достигнет семи сантиметров.

Достаточно сказать, что ДНК человека, если её вытянуть в длину, достигнет размера 7 сантиметров – какой переход из микромира к макроизмерениям!

Вероятность самопроизвольного образования атомами конфигурации молекулы белка, содержащей всего лишь 500 аминокислот, находится за пределами нашего понимания — 1 из 10950.

Отметим, что математики считают вероятность события меньше 1 из 1050 равной нулю. То есть нужно говорить не о вероятности, а о невероятности.

Можно было бы конечно посчитать, что в непостижимом масштабе Вселенной эта ничтожная вероятность нашла свою реализацию именно на Земле. Но для создания клетки необходимо по меньшей мере 250 различных белков.

К тому же само её случайное образование – это очередная невероятность, так же как и появление генетического кода.

"Это простое вычисление, — отмечает астроном Ф. Хойл, — показывает полную несостоятельность концепции спонтанного возникновения жизни на Земле, если только социальное мировоззрение или научное образование не привели человека к предубеждению".

Но всё же допустим, что такая гипотетическая возможность каким-то образом реализовалась, и атомы образовали конфигурацию белковой молекулы. Что будет? Они соединятся? Нет.

Одновременное протекание столь большого количества химических реакций в таком ограниченном объёме пространства невозможно.

Дело в том, что образование каждого соединения нескольких даже самых простых компонентов из атомов или других компонентов имеет свою специфическую область внешних условий, когда оно термодинамически возможно.

И условия, необходимые для соединения одних компонентов, будут неблагоприятны для соединения других. Необходимо последовательное построение молекулы белка (или РНК, ДНК).

Возможность образования компонентов белков — аминокислот — была показана в известных опытах Опарина, Миллера и других. Но прежде, чем обратиться к ним, примем во внимание одну вещь.

Пробирка — это творение человека и то, что в ней происходит, является продуктом его деятельности. Результат таких экспериментов, хотим мы того или нет, — это всё равно произведение творца под названием человек, а не природы.

В пробирках и колбах невозможно натуральное воспроизведение природных процессов в принципе. Это всегда очень ограниченный и изолированный объём среды, и процессы, протекающие в нём, обязательно будут отличаться от природных, происходящих в открытой среде и характеризущихся масштабным массопереносом и массообменом.

Необходимо также отметить, что аминокислоты, в сущности, всё-таки довольно простые химические соединения. Что такое глицин? — C2H5NO2. У некоторых минералов структура сложнее.

Возникновение подобных соединений в природе является вполне естественным и ожидаемым (глицин обнаружен даже в космосе; в лунном грунте и в метеоритах Оргейль, Муррей, Мерчисон обнаружены аминокислоты: глицин, глутаминовая кислота, аланин, аспарагиновая кислота, серин).

Так, всем известно, что в результате реакции карбида кальция с водой образуется ацетилен. В присутствии некоторых природных катализаторов из него легко получить бензол С6H6, ацетальдегид С2H4О, паральдегид (CH3CHO)3 и тетрамерный метальдегид (CH3CHO)4.

Далее из ацетилена или его продуктов легко получается целый набор высокомолекулярных соединений и полимеров. Аминокислоты — не исключение.

Так аденин был получен Адольфом Штреккером ещё полтора века назад посредством нагрева водного раствора смеси HCN и NH3 без каких-либо электроразрядов.

Делать какие-либо далекоидущие выводы из факта получения простых аминокислот просто несерьёзно. Уж очень сильно они отличаются от белковых молекул.

Теперь следующий факт, который нам необходимо признать. Нашумевшие эксперименты Опарина и Миллера, показавшие возможность образования некоторых аминокислот в условиях, имитирующих состояние древней Земли, при ближайшем рассмотрении оказываются совершенно неубедительными и весьма смахивающими на фальсификацию.

На самом деле, в опытах Миллера никакого моделирования условий первобытной Земли не было.

Судите сами (эксперимент Стэнли Миллера): в одной колбе кипит вода, в другой смесь газов обрабатывается электроискровым разрядом, а продукты реакции накапливаются отдельно, в специальной ловушке. Где же здесь "бульон"?

Схема установки Стэнли Миллера.

Другое. Применение вольфрамовых электродов вносило новый эффект. Известно, что положительный электрод разогревается в таких случаях до температуры порядка 3500oС, нагревая, естественно, и газы.

Не случайно понадобился водный холодильник, установленный чуть ниже колбы по пути продуктов реакций. Это — не природные условия.

Длительность основного разряда молнии составляет 0,001 – 0,1 секунды. Молния никогда не повторяет свой путь, а грозовое облако теряет свой потенциал после нескольких грозовых разрядов.

Это означает, что любой конкретный объём воздушной среды в реальности испытывает лишь кратковременное воздействие электрического разряда.

В опытах Миллера один и тот же объём газовой смеси подвергался методичному воздействию электроразрядов в течение недели. Это означает, что реальная длительность контакта газовой среды с электроразрядом была превышена в миллионы и десятки миллинов раз!

Более того, газообразные продукты реакции не рассеивались в атмосфере, как это должно было происходить, а снова и снова вовлекались в процесс, при этом состав газовой среды изменялся и становился всё более искусственным.

Таким образом, 15% углерода метана перешло в высокомолекулярные соединения, что доказывает исскуственность процесса. Это при том, что сейчас и так уже мало кто верит в то, что древняя атмосфера нашей планеты состояла из смеси метана, аммиака, водяных паров и водорода.

Молния никогда не повторяет свой путь, а грозовое облако теряет свой потенциал после нескольких грозовых разрядов.

Но обратим внимание на другой факт. В присутствии кислорода в составе газов все эксперименты типа миллеровского терпят крах. Метан попросту окисляется, сгорает и всё.

Образование аминокислот, и это не оспаривается, возможно только в условиях бескислородной атмосферы. Ранее считалось, что кислород в древней земной атмосфере отсутствовал.

Но последние находки ископаемых древних пород это опровергают. Достаточно сказать, что самое древнее свидетельство жизни — осадочная порода возрастом 3,8 миллиарда лет, обнаруженная на юго-западе Гренландии, — это слоистый бурый железняк.

Его слоистый характер толкуют как свидетельство периодического окисления атмосферой (в земном ядре железо, как известно, находится в виде гидридов) — так же, как периодическая активность фотосинтеза у деревьев приводит к образованию годичных колец.

Более того, учитывая большую активность Солнца в тот период, некоторые исследователи считают, что образование кислорода атмосферы путём фотолиза паров воды было основным процессом в начале эволюции Земли.

Кислород является самым распространённым элементом на нашей планете. Земная кора, как известно, содержит 47% кислорода и утверждать, что абиогенез происходил в его отсутствие, неразумно.

Для сравнения, отметим, что содержание углерода, источника метана, в земной коре составляет 0,025%, в атмосфере — 0,034%.

С другой стороны, та газовая среда, которую используют в экспериментах вроде того, что провёл Миллер, содержит чересчур много газов, инициирующих парниковый эффект (метан, углекислый газ, пары воды), что соответствует состоянию планеты, похожему на нынешнее состояние Венеры.

В таких условиях (высокие температуры, отсутствие океанов, огромное давление) зарождение жизни невозможно.

Теперь посмотрим, что же получил Миллер в своём эксперименте. Основная масса осадка — формальдегиды, кроме них — мочевина, уксусная, муравьиная, синильная и другие кислоты.

Схема строения аминокислоты глицина.

Аминокислот разных модификаций в осадке содержалось не более 2%. То есть, при явно завышенной концентрации метана и нереально высоком для природных условий проценте его переработки образовалось ничтожно малое количество аминокислот.

К тому же возникло только четыре из двадцати необходимых для синтеза белков амино— и иминокислот (все двадцать в одном эксперименте никому получить не удалось).

Давайте теперь поместим этот аминокислотный продукт деятельности миллиона молний ну не в море, а всего лишь в приличную лужу ёмкостью в кубометр, то есть ту, которая не высохнет сразу.

Тогда мольная концентрация глицина в ней составит всего лишь 0.00000011%, аланина всех модификаций — 0.00000009%, аспарагиновой и глутаминовой кислот — соответственно 0.000000001% и 0.0000000007%. Техническим требованиям для дистиллированной воды такой "бульон" удовлетворяет с лихвой.

Это наглядно доказывает, что никакого "первичного бульона" на Земле никогда не было и быть не могло.

На Земле жизнь зародиться не могла, говорит Александр Вихров.

Продолжим анализ эксперимента Стэнли Миллера. Обратим внимание на то, что наиболее сложные молекулы, образовавшиеся в миллеровском эксперименте, состояли всего лишь из 20 атомов.

На следующих диаграммах (рисунок 1) можно наблюдать распределение полученных соединений по массе в осадке и сложности. Хорошо заметно, что процесс имеет свой предел.

Кривая упирается в ось абсцисс, и надеяться, что в данных условиях может произойти дальнейшее усложнение молекул, нечего.

Подобный предел существует для каждой физической системы. На Солнце могут синтезироваться только самые простые элементы.

Земля имеет свой предел сложности соединений, которые могут на ней образоваться, и эксперимент Миллера свидетельствует о том, что этот предел не может быть большим.

Рисунок 1. Распределение соединений, полученных в опытах Миллера, по массе и сложности (диаграммы построены по данным С. Миллера).

Ну а что же будет, если весь осадок миллеровского эксперимента поместить в стакан с водой? Хорошо известная реакция, которая лежит в основе количественного определения ?-аминокислот методом титрования (метод Сёренсена).

Метод количественного определения аминокислот Сёренсена.

Аминокислоты свяжутся в другие соединения и выпадут в осадок. Вот и всё. Особенность аминокислот состоит в том, что, имея в своём составе одновременно карбоксильную группу и аминогруппу, они обладают высокой реакционной способностью и связываются с кислотами, основаниями и другими соединениями.

Глицин, например, добавляют в водку для связывания сивушных масел. Таким образом, говорить о каком-то "первичном бульоне", насыщенном аминокислотами, просто глупо.

В 1960-е годах шведские учёные — химик Л. Силлен и геолог М. Руттен — отвергли концепцию "первичного бульона" как химически невероятную.

Возникает неожиданное препятствие. Чтобы подготовить синтез полипептидов необходимо отделить аминокислоты от других соединений, защитить их от нежелательных реакций и каким-то образом провести накопление до необходимых концентраций.

Но этого мало. Необходимо отобрать из более чем 180 известных аминокислот 19 белковых плюс одну иминокислоту (это исключение из общей закономерности особенно обескураживает), из них отобрать молекулы только ?-модификации (?, ? и другие возможные модификации не пригодны для пептидов), а из последних необходимо отобрать только молекулы, имеющие пространственную L-ориентацию (другие, как установлено, даже препятствуют синтезу протеинов в организме человека и в белках не содержатся).

Механизма столь сложного и конкретизированного отбора в природе не существует. Некоторые частные случаи, не имеющие, к тому же, потверждения со стороны других исследователей, проблемы решить не могут.

Механизм должен быть универсальным. Нужно также отметить, что ввиду высокой химической активности аминокислот, пептидов и белков, накопление таких веществ в природе невозможно, поскольку они будут быстро дезактивированы природными минералами.

Популярная сейчас идея о возможности зарождения жизни в природных гео— и гидротермалях оказывается на деле самой бесперспективной, если учесть сколько активных минеральных веществ выносится ими из под земли.

Но давайте все же выделим аминокислоты и растворим их в воде. Что будет? Ничего. Теория Ландау запрещает спонтанный синтез подобных молекул в более сложные соединения.

Необходимо одновременно рассматривать условия протекания друх реакций: прямую — синтеза пептида и обратную — его разложения.

Поскольку синтез пептидов сопровождается выделением молекул воды, то, согласно термодинамическому принципу Ле-Шателье, в водной среде предпочтение получает обратная реакция.

Эксперименты по абиогенезу подтвердили только, что водная среда и кислородсодержащая атмосфера являются неблагоприятными факторами для образования белковых молекул, а значит, и жизни.

Белковая молекула хитрая: снаружи у неё находятся гидрофильные аминокислотные остатки, легко образующие связи с ионами воды, а внутри глобулы сосредоточены гидрофобные (гидрофобия — боязнь воды).

Живая клетка для получения белков использует массу катализаторов, тоже белковых молекул, а некоторые протеины изолирует от воды мембранами, оставляя снаружи только их активные центры.

Перейдем теперь к эксперименту Фокса, о котором упоминается чуть ли не в каждой публикации по абиогенезу. Указанные проблемы он решил просто — отобрал необходимые аминокислоты в пробирку и нагрел их в сухой атмосфере до 180oС, отсасывая образующуюся воду.

Никто не спорит, что в определенных условиях аминокислоты будут соединяться в более сложные соединения, но шансов у самой природы повторить подобный эксперимент я не вижу.

Фокс получил соединения вплоть до 18 аминокислотных остатков в одной молекуле, растворил их в воде, поместил насыщенный раствор в автоклав и под давлением нагрел выше 130oС.

В таких условиях обнаружилось слипание "протиноидов" в капли, которые по его словам, обладали ферментативными свойствами.

Но подобные выводы не были подтверждены учёными, которые отнеслись к экспериментам Фокса весьма скептически.

То, что для образования аминокислот, соединения их в "протиноиды" и слипания требуются совершенно различные, экстремальные и взаимоисключающие условия, не подтверждает возможность абиогегеза, а наоборот, опровергает его.

И опять же очевидный предел для данных условий — только около 20 аминокислот объединяются в одну молекулу!

Но, давайте посмотрим, что же получил Фокс. Как и следовало ожидать — хаотическое соединение остатков аминокислот.

Рисунок 3. Пептидные связи.

А ведь белковые звенья характеризуются строгой упорядоченностью: первичная структура — это одинарная (а не разветвленная, как получилось у Фокса!) цепочка аминокислотных остатков, соединённых исключительно пептидными связями.

Вторичная структура образуется объединением полипептидных цепочек водородными связями, а третичная — двойной сульфидной связью.

Это обеспечивает белкам необходимую пространственную трёхмерную структуру и функциональность. Известно, что удаление всего лишь одного аминокислотного остатка в молекулах некоторых энзимов лишает их специфических ферментативных свойств.

Отсюда следует очень важный вывод. Путь постепенного неуправляемого усложнения соединений, свойственный природным процессам, не может привести к желаемому результату — образованию белков и нуклеиновых кислот — в принципе.

М. Эмме, например, показал, что углеводород С200H402 имеет 1087 изомеров. Поэтому естественным путем можно получить только широкий набор разноплановых неспециализированных и не повторяющих друг друга высокомолекулярных соединений, обладаюших существенно различающимися свойствами.

Иными словами, получается органический мусор вперемешку с неорганическими молекулами. Если случайно и возникнет какая-то молекула, обладающая полезными для клетки свойствами, она всё равно останется невостребованной.

Профессор химии Перри Ривз отмечает: "Когда человек задумывается о всевозможных структурах, способных образоваться в результате случайного соединения аминокислот, то невольно приходит к мысли, что происхождение живого немыслимо по такой схеме".

Это выдвигает на первый план необходимость эволюции высокомолекулярных соединений. Но как она может осуществиться в принципе?

Дарвиновский естественный отбор тут явно не пригоден. Во-первых, нет движущей силы эволюции, поскольку молекулы — это не живые существа и за выживание не борются.

Во-вторых, у них отсутствуют механизмы размножения и наследственности. Отбор до клетки — разве такое возможно в принципе?

О химической эволюции написано много. Но реального механизма не найдено.

Приведем свидетельство немецкого профессора и председателя биохимического института при университете Johannes Gutenberg доктора Клауса Доуза: "Все опыты, проведенные в течение тридцати лет в области химической и молекулярной эволюции относительно возникновения жизни, вместо того, чтобы дать ответ на данный вопрос, ещё больше его укоренили.

На данный момент, все наблюдения относительно этой темы находятся или в тупике, или же все заканчивается признанием недосягаемости".

К тому же природой на данную эволюцию просто не было отведено времени. Первые свидетельства существования жизни относятся к породам, возраст которых — 3.8 миллиарда лет, а земная кора, как считают учёные, охладилась ниже 100oС, благодаря чему и стало возможным образование океанов, только четыре миллиарда лет назад.

Рисунок 4. Органической эволюции жизни предшествовала эволюция химическая. Затем была эволюция разума.

Небольшой промежуток между ними только кажущийся ввиду необходимости латентного периода между образованием одной клетки и распространением жизни по всей планете.

А ведь Д. Бернал писал в1969 году, что "органической эволюции жизни в дарвиновском понимании предшествовала эволюция химическая — гораздо более длительная". Очевидно, что никакой химической или молекулярной эволюции не было.

Таким образом, если мы хотим действительно разобраться в проблеме происхождения жизни, нужно не тешить себя иллюзиями, а исходить из фактов, опровергающих возможность абиогенеза в условиях нашей планеты. Целесообразно исходить из того, что жизнь зародилась вне Земли

Источник:membrana 20-22.11.2002